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JPH04318231A - Turbine duct mounting structure for gas-turbine engine - Google Patents

Turbine duct mounting structure for gas-turbine engine

Info

Publication number
JPH04318231A
JPH04318231A JP8409691A JP8409691A JPH04318231A JP H04318231 A JPH04318231 A JP H04318231A JP 8409691 A JP8409691 A JP 8409691A JP 8409691 A JP8409691 A JP 8409691A JP H04318231 A JPH04318231 A JP H04318231A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
duct
nozzle
engine
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8409691A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Igarashi
修 五十嵐
Yoshihisa Gunji
郡司 善寿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP8409691A priority Critical patent/JPH04318231A/en
Publication of JPH04318231A publication Critical patent/JPH04318231A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent a turbine duct and a turbine rotor from coming into contact with each other even if thermal strain occurs in a turbine nozzle by temperature difference at the operating time of a gas turbine engine in the mounting structure of the turbine duct for gas turbine engine. CONSTITUTION:A turbine nozzle 6 and a turbine duct 21 are separated from each other, and the turbine nozzle 6 is fixed on a compressor body 4 side and the turbine duct 21 is fixed on an exhaust diffuser 19 which is on the engine body side respectively. They are made to come into elastic contact with each other for engagement through a leaf spring 13 and a piston ring 22. Therefore, thermal strain of the turbine nozzle 6 is absorbed in the displacement of the leaf spring 13 and the piston ring 22, so that the thermal strain has no influence upon the turbine duct 21.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はガスタービンエンジンに
関し、特に燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動され
るタービンロータのタービンダクトの取付構造に関する
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine engine, and more particularly to a mounting structure for a turbine duct of a turbine rotor driven by combustion gas generated in a combustor.

【0002】0002

【従来の技術】ガスタービンエンジンは、コンプレッサ
からの高圧空気を燃焼器に導入して燃焼させ、その燃焼
ガスをタービンロータに吹きつけることによりタービン
を回転させ、動力を得るものであって近年、車両駆動用
内燃機関としても注目されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, a gas turbine engine generates power by introducing high-pressure air from a compressor into a combustor and burning it, and then blowing the combustion gas against a turbine rotor to rotate a turbine. It is also attracting attention as an internal combustion engine for driving vehicles.

【0003】ここで図4は一般的な2軸式ガスタービン
エンジンのコンプレッサタービン部分の断面を示してい
る。この図において、41は燃焼ガスによって駆動され
るタービンロータであり、その動力によって図より左方
に位置するコンプレッサ(図示せず)を駆動するもので
ある。また、このタービンロータ41の近傍であって、
その燃焼ガス流動方向上流側には、周状に配置された多
数のノズル翼42を備えるタービンノズル43が設けら
れている。
FIG. 4 shows a cross section of a compressor turbine portion of a typical two-shaft gas turbine engine. In this figure, 41 is a turbine rotor driven by combustion gas, and its power drives a compressor (not shown) located on the left side of the figure. Further, in the vicinity of this turbine rotor 41,
A turbine nozzle 43 including a large number of nozzle blades 42 arranged circumferentially is provided on the upstream side in the flow direction of the combustion gas.

【0004】また更にタービンノズル43は、上記ノズ
ル翼42の他、その外側に位置する外周リング44と内
側の内周リング45を一体的に備えており、内周リング
45から内方に延びるフランジ46を介してコンプレッ
サ本体47側に固定されるようになっている(実開昭6
1−92729号公報参照)。
Furthermore, the turbine nozzle 43 integrally includes, in addition to the nozzle blades 42, an outer circumferential ring 44 located on the outside thereof and an inner circumferential ring 45 on the inner side, and a flange extending inward from the inner circumferential ring 45. It is fixed to the compressor main body 47 side via 46.
1-92729).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のガスタ
ービンエンジンにおいては、図4に示すようにタービン
ノズル43の外周リング44は、ノズル翼42より燃焼
ガス流動方向下流側に更に延び、タービンロータ41を
包囲するタービンダクトとしての機能も果たしており、
外周リング44の燃焼ガス下流側の端部ではタービンロ
ータ軸を中心として半径方向外側に延び、スクロール4
8を固定する周状フランジ49も一体的に備える構造と
なっている。
In the conventional gas turbine engine described above, as shown in FIG. 4, the outer circumferential ring 44 of the turbine nozzle 43 extends further downstream than the nozzle blade 42 in the combustion gas flow direction, and the outer ring 44 of the turbine nozzle 43 extends further downstream from the nozzle blade 42 in the combustion gas flow direction. It also functions as a turbine duct surrounding 41,
The end of the outer peripheral ring 44 on the downstream side of the combustion gas extends radially outward with the turbine rotor axis as the center, and the scroll 4
8 is also integrally provided with a circumferential flange 49.

【0006】ところで、高温高圧の燃焼ガスがタービン
ノズル43及びタービンロータ41を通ってエンジン本
体側へと流れるエンジン運転時においては、実際にはタ
ービンノズル入口(スクロール48の燃焼ガス出口付近
)と、タービンノズル出口(タービンロータ41より下
流側) との間では温度差があり、タービンノズル入口
側の膨張度合はタービンダクト側の膨張度合よりも大き
くなり、ノズル入口側が拡げられるのに対し出口側は狭
められる形となる。
By the way, during engine operation when high-temperature, high-pressure combustion gas flows through the turbine nozzle 43 and the turbine rotor 41 to the engine main body side, it actually flows through the turbine nozzle inlet (near the combustion gas outlet of the scroll 48), There is a temperature difference between the turbine nozzle outlet (downstream side of the turbine rotor 41), and the degree of expansion on the turbine nozzle inlet side is larger than the degree of expansion on the turbine duct side, and while the nozzle inlet side is expanded, the outlet side is expanded. It becomes a narrowed shape.

【0007】従って、上述した従来のガスタービンエン
ジンのように、それ自体でタービンダクトの機能も兼ね
備えるタービンノズル43の場合、外周リング44の内
壁がタービンロータ41のタービン翼側に傾斜すること
となり、ともするとタービン翼と接触してしまう恐れが
ある。
Therefore, in the case of the turbine nozzle 43 that also functions as a turbine duct, as in the conventional gas turbine engine described above, the inner wall of the outer circumferential ring 44 is inclined toward the turbine blade side of the turbine rotor 41. This may cause contact with the turbine blades.

【0008】本発明はかかる問題点に鑑み提供されるも
のであって、かかる温度差が生じてもタービンダクトが
タービンロータに対し接触することがなく、スムーズな
タービンロータ回転が保証されるようなガスタービンエ
ンジンのタービンダクト取付構造の提供を目的とする。
[0008] The present invention has been provided in view of the above problems, and has a structure in which the turbine duct does not come into contact with the turbine rotor even if such a temperature difference occurs, and smooth rotation of the turbine rotor is guaranteed. The purpose of this invention is to provide a turbine duct mounting structure for a gas turbine engine.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明によれば、ガスタービンエンジンのタービンロー
タに近接してその燃焼ガス上流側に配置されるタービン
ノズルと、タービンロータを取り囲むタービンダクトと
を分割し、タービンノズルをコンプレッサ本体側に固定
すると共に、タービンダクトをエンジン本体側に固定し
、更に上記タービンノズルとタービンダクトとを弾性手
段を介して接触係合させた、ガスタービンエンジンのタ
ービンダクト取付構造が提供される。
[Means for Solving the Problems] To achieve the above object, the present invention provides a turbine nozzle disposed close to a turbine rotor of a gas turbine engine and upstream of combustion gas thereof, and a turbine duct surrounding the turbine rotor. A gas turbine engine is provided, in which the turbine nozzle is fixed to the compressor main body side, the turbine duct is fixed to the engine main body side, and the turbine nozzle and the turbine duct are brought into contact engagement via elastic means. A turbine duct mounting structure is provided.

【0010】0010

【作用】タービンダクトをタービンノズルから分離し、
双方の部品が夫々別の部品に固定される取付形態とした
ため、タービンノズルの熱歪が直接タービンダクトを変
位させることはなく、熱歪自体も双方間に設けられる弾
性手段によって吸収される。
[Operation] Separates the turbine duct from the turbine nozzle,
Since both parts are fixed to separate parts, the thermal strain of the turbine nozzle does not directly displace the turbine duct, and the thermal strain itself is absorbed by the elastic means provided between the two parts.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0012】図1及び図2は本発明の一実施例としての
2軸式ガスタービンエンジンのタービン部分(詳しくは
コンプレッサタービン部分)の断面とその部分的拡大図
を示しており、1はタービン翼2を備えるタービンロー
タで、軸受3を介して回転可能にコンプレッサ本体4の
軸受ハウジング5に支持されている。
FIGS. 1 and 2 show a cross section and a partially enlarged view of a turbine section (more specifically, a compressor turbine section) of a two-shaft gas turbine engine as an embodiment of the present invention, and 1 shows a turbine blade. 2, which is rotatably supported by a bearing housing 5 of a compressor main body 4 via a bearing 3.

【0013】又、この軸受ハウジング5にはタービンノ
ズル6が複数のボルト7(図では1個のみ示す)により
固定される。このタービンノズル6は、固定翼として周
方向に配列された複数のノズル翼8と、その外周側に位
置する外周リング9及び内周側に位置する内周リング1
0と、内周リング10より更に内側に延びる湾曲フラン
ジ11との一体構造物として形成されており、そのノズ
ル翼8が前出のタービン翼2と隣接するように配置され
る。
Further, a turbine nozzle 6 is fixed to the bearing housing 5 with a plurality of bolts 7 (only one is shown in the figure). This turbine nozzle 6 includes a plurality of nozzle blades 8 arranged in the circumferential direction as fixed blades, an outer circumferential ring 9 located on the outer circumferential side, and an inner circumferential ring 1 located on the inner circumferential side.
0 and a curved flange 11 extending further inward than the inner circumferential ring 10, and the nozzle blade 8 thereof is arranged adjacent to the turbine blade 2 described above.

【0014】また、本実施例によれば、このタービンノ
ズル6の外周リング9には更に外方に周状のフランジ1
2が形成され、弾性手段としてのリング状の板バネ13
が接合される。更にこの板バネ13の端部には、タービ
ンロータ1と軸方向位置がほぼ同じくしてタービン翼2
を周状態に包囲するように幅広の環状部材14が接合さ
れる。
According to this embodiment, the outer circumferential ring 9 of the turbine nozzle 6 further includes a circumferential flange 1 outwardly.
2 is formed, and a ring-shaped leaf spring 13 is formed as an elastic means.
are joined. Further, at the end of this leaf spring 13, a turbine blade 2 is located at approximately the same axial position as the turbine rotor 1.
A wide annular member 14 is joined to circumferentially surround.

【0015】図示しない燃焼器からの燃焼ガスをタービ
ンロータ1へと導くスクロール15のガス出口部分には
、タービンノズル6との接続を補助するアダプタ16が
設けられ、外周リング9と内周リング10に密に嵌合さ
れる。 更に、このアダプタ16には弾性材料から形成される湾
曲したプレート17が接合され、そのビード部分17a
は前出の環状部材14の外周面に当接して、環状部材1
4をその外方から支持するようになっている。尚、本実
施例ではスクロール15は、このアダプタ16を介して
軸受ハウジング5を包むインシュレータ(断熱材)18
に固定され、インシュレータ18は更にコンプレッサ本
体4に固定される。
An adapter 16 for assisting connection with the turbine nozzle 6 is provided at the gas outlet portion of the scroll 15 that guides combustion gas from a combustor (not shown) to the turbine rotor 1. tightly fitted. Furthermore, a curved plate 17 made of an elastic material is joined to this adapter 16, and its bead portion 17a
is in contact with the outer peripheral surface of the annular member 14, and the annular member 1
4 is supported from the outside. In this embodiment, the scroll 15 is connected to an insulator (heat-insulating material) 18 that surrounds the bearing housing 5 via this adapter 16.
The insulator 18 is further fixed to the compressor body 4.

【0016】タービンロータ1を駆動した後の燃焼ガス
は、排気デフューザ19内に流入しエンジン本体側へと
流れるが、本実施例によればエンジン本体の一部を構成
するこの排気デフューザ19に対しリング状プレート2
0を介してタービンダクト21が固定される。
After driving the turbine rotor 1, the combustion gas flows into the exhaust diffuser 19 and flows toward the engine body. According to this embodiment, the combustion gas flows into the exhaust diffuser 19, which constitutes a part of the engine body. Ring plate 2
The turbine duct 21 is fixed through 0.

【0017】このタービンダクト21は環状部材14の
内側に挿入されて、その内方にタービン翼2を回転可能
に収納するリング状部材として形成され、その外周面に
形成された環状溝には、環状部材14の内周壁に接触し
て環状部材14、タービンダクト21間の間隙を介する
ガス漏れを防ぐシール用ピストンリング22(本発明の
弾性手段にも相当する)が装着される。
The turbine duct 21 is inserted inside the annular member 14 and is formed as a ring-shaped member in which the turbine blade 2 is rotatably housed. A sealing piston ring 22 (which also corresponds to the elastic means of the present invention) is attached to the inner circumferential wall of the annular member 14 to prevent gas leakage through the gap between the annular member 14 and the turbine duct 21 .

【0018】また排気デフューザ19には更にリング状
プレート20及びタービンダクト21を包むように、弾
性材料から成る第2のリング状プレート23が接合され
る。この第2リング状プレート23は、環状部材14の
外周の一部を覆うと共に途中で折れ曲がり、プレート1
7の外周面に接触することで、プレート17のビード部
分と環状部材14との接触部分を外部より保護し、この
接触部分を介して外部から圧縮空気がスクロール通路内
に流入しないようにしている。
A second ring-shaped plate 23 made of an elastic material is further joined to the exhaust diffuser 19 so as to surround the ring-shaped plate 20 and the turbine duct 21 . This second ring-shaped plate 23 covers a part of the outer periphery of the annular member 14 and is bent in the middle, so that the plate 1
By contacting the outer circumferential surface of plate 17, the contact portion between the bead portion of plate 17 and annular member 14 is protected from the outside, and compressed air is prevented from flowing into the scroll passage from the outside through this contact portion. .

【0019】以上説明したように、本実施例におけるタ
ービンノズルとタービンダクトの関係は、従来のように
1個の部分で2つの機能を兼ねるのではなく、あくまで
タービンノズル6とタービンダクト21を別の部品で構
成し、片やタービンノズル6 はコンプレッサ本体4に
、又タービンダクト21はエンジン本体側の排気デフュ
ーザ16に夫々固定され、タービンノズル6は板バネ1
3、環状部材14及びピストンリング22を介してター
ビンダクト21に弾力的に接触されるようにしたもので
ある。
As explained above, the relationship between the turbine nozzle and the turbine duct in this embodiment is that the turbine nozzle 6 and the turbine duct 21 are separated, rather than having two functions in one part as in the conventional case. The turbine nozzle 6 is fixed to the compressor body 4, the turbine duct 21 is fixed to the exhaust diffuser 16 on the engine body side, and the turbine nozzle 6 is fixed to the leaf spring 1.
3. It is configured to elastically contact the turbine duct 21 via the annular member 14 and the piston ring 22.

【0020】従って、エンジン運転時に生じるタービン
ノズル6自体の熱歪は、図3に熱歪による変形前(2点
鎖線)と変形時(実線)を示すように、板バネ13自体
の変位によって吸収され、更にピストンリング22の溝
内出没でその影響が一層軽減されることになる。これは
、タービンダクト21自体はタービンノズル6に熱歪が
あっても変位されにくいことを意味しており、従ってタ
ービンロータ1のタービン翼2とタービンダクト21内
周面との間隙が適正な値に保たれ、ロータの回転の妨害
するような恐れは解消される。
Therefore, the thermal strain of the turbine nozzle 6 itself that occurs during engine operation is absorbed by the displacement of the leaf spring 13 itself, as shown in FIG. 3 before deformation due to thermal strain (dashed line) and during deformation (solid line). Furthermore, the influence of the piston ring 22 is further reduced as the piston ring 22 moves in and out of the groove. This means that the turbine duct 21 itself is not easily displaced even if there is thermal strain in the turbine nozzle 6, and therefore the gap between the turbine blades 2 of the turbine rotor 1 and the inner peripheral surface of the turbine duct 21 is set to an appropriate value. Therefore, the fear of interference with the rotation of the rotor is eliminated.

【0021】加えて本実施例によるタービンノズル6の
取付構造は、図4に示すようにその外周においてスクロ
ール等に固定し、その内周においてコンプレッサ本体に
固定するような堅固な装着形態ではなく、内周側におい
てのみコンプレッサ本体に固定する所謂片持ち(フロー
ティング)式の固定形態であるため、熱歪による不均等
荷重によりタービンノズル自体に亀裂が発生するような
ことはなく、その耐久性が格段と向上する。
In addition, the mounting structure of the turbine nozzle 6 according to this embodiment is not a rigid mounting structure in which the outer periphery is fixed to a scroll or the like and the inner periphery is fixed to the compressor body, as shown in FIG. Because it is fixed in a so-called cantilever (floating) type, which is fixed to the compressor body only on the inner circumference side, the turbine nozzle itself will not crack due to uneven loads due to thermal strain, and its durability is extremely high. and improve.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、タ
ービンダクトをタービンノズルから分離し、双方の部品
が夫々別の部品に固定される取付形態としたため、ター
ビンノズルの熱歪がそのままタービンダクトを傾斜させ
ることはなく、熱歪自体も双方間に設けられる弾性手段
によって吸収され、タービンダクトとタービンロータが
接触することはなく、スムーズなロータ回転が保証され
る。
As explained above, according to the present invention, the turbine duct is separated from the turbine nozzle, and both parts are fixed to separate parts, so that the thermal strain of the turbine nozzle is directly transferred to the turbine. The duct is not tilted, thermal strain itself is absorbed by the elastic means provided between the two, and the turbine duct and turbine rotor do not come into contact, ensuring smooth rotor rotation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明のタービンダクト取付構造のタービンロ
ータ部を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a turbine rotor portion of a turbine duct mounting structure of the present invention.

【図2】図1の部分的拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1;

【図3】本発明のタービンダクト取付構造において、エ
ンジン運転時の温度差によって熱歪が生じたタービンノ
ズル及びその近傍を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a turbine nozzle and its vicinity in which thermal strain has occurred due to a temperature difference during engine operation in the turbine duct mounting structure of the present invention.

【図4】図1に対応した従来ガスタービンエンジンのタ
ービンロータ部断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a turbine rotor portion of a conventional gas turbine engine corresponding to FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…タービンロータ 4…コンプレッサ本体 5…軸受ハウジング 6…タービンノズル 16…板バネ(弾性手段) 19…排気デフューザ(エンジン本体側)21…タービ
ンダクト 22…ピストンリング(弾性手段)
1... Turbine rotor 4... Compressor body 5... Bearing housing 6... Turbine nozzle 16... Leaf spring (elastic means) 19... Exhaust diffuser (engine body side) 21... Turbine duct 22... Piston ring (elastic means)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  ガスタービンエンジンのタービンロー
タに近接してその燃焼ガス上流側に配置されるタービン
ノズルと、タービンロータを取り囲むタービンダクトと
を分割し、タービンノズルをコンプレッサ本体側に固定
すると共に、タービンダクトをエンジン本体側に固定し
、更に上記タービンノズルとタービンダクトとを弾性手
段を介して接触係合させた、ガスタービンエンジンのタ
ービンダクト取付構造。
1. A turbine nozzle disposed close to a turbine rotor of a gas turbine engine on the combustion gas upstream side thereof and a turbine duct surrounding the turbine rotor are separated, and the turbine nozzle is fixed to a compressor main body side, A turbine duct mounting structure for a gas turbine engine, in which a turbine duct is fixed to an engine main body side, and the turbine nozzle and the turbine duct are brought into contact engagement via elastic means.
JP8409691A 1991-04-16 1991-04-16 Turbine duct mounting structure for gas-turbine engine Pending JPH04318231A (en)

Priority Applications (1)

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JP8409691A JPH04318231A (en) 1991-04-16 1991-04-16 Turbine duct mounting structure for gas-turbine engine

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